DE10203246A1

DE10203246A1 - Mittelfrequenz-Transformator

Info

Publication number: DE10203246A1
Application number: DE10203246A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer; Harry Reinold; Heinz Flerlage
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: PL202719B1; WO2003065388A1; DE60301336T2; DE10203246B4; EP1476883B1; DK1476883T3; ATE302468T1; DE60301336D1; PL370633A1; EP1476883A1

Abstract

Ein Mittelfrequenz-Transformator (MF-Übertrager) weist magnetisch eng gekoppelte Primär- und Sekundärwicklungen auf. Die Wicklungen sind in einem Spulenumguß 1 angeordnet, der unter Bildung von allseitigen Luftspalten 3 zwischen Spulenumguß und Kern 2 thermisch und elektrisch isoliert frei gehalten ist. Der hermetisch geschlossene Spulenumguß ist indirekt als Halterung für den nicht geerdeten Kern ausgebildet, in die der Kern vorzugsweise eingeklebt ist, der aus mehreren Teilkernen zusammengesetzt ist. Der MF-Transformator zeichnet sich durch sehr geringes Volumen und Gewicht bei niedrigen spezifischen Verlusten aus. Er kann wegen seines kompakten Aufbaus in dem Kühlerluftstrom eines Stromrichter-Moduls angeordnet werden. Es sind aber grundsätzlich auch andere Anwendungen möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mittelfrequenz-Transformator mit galvanischer Trennung, insbesondere für Anwendungen im Bereich der Schienenverkehrstechnik.

Mittelfrequenz-Transformatoren (MF-Übertrager) werden in Mehrsystem- Umrichtern (Stromrichter-Module) zusammen mit Hochsetzstellern eingesetzt. Konventionelle MF-Transformatoren zeichnen sich im allgemeinen durch relativ große Abmessungen und ein relativ hohes Gewicht aus. Bekannte Rechteck- und Zylinderkonstruktionen beispielweise haben ein Leistungsgewicht von ca. 0,4-0,6 g/W bei 6-12 KHz bei einer Übertragungsleistung zwischen 30 und 100 KW.

Aufgrund der großen Abmessungen und des relativ hohen spezifischen Gewichts sind die bekannten MF-Transformatoren den MF-Modulen nachgeschaltet. Sie werden im allgemeinen mit Luft und/oder Wasser gekühlt. Infolge der Wärmeentwicklung sind zum Teil Rückkühler erforderlich, die zusätzlichen Einbauraum im elektrischen Versorgungsschrank beanspruchen.

Aber selbst die bekannten MF-Transformatoren mit dem geringsten Volumen und Gewicht sind nicht für den direkten Einbau in MF-Stromrichter-Module, insbesondere im Nahbereich der IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) geeignet.

Der Einbau in die Stromrichter-Module setzt voraus, daß die Primär- und Sekundärwicklung um den Magnet- oder Ferritkern in den Kühlluftstrom des Modulkühlers eingebracht werden können. Dies läßt die Bauart und das Volumen der bekannten Transformatoren nicht zu. Die Wicklungen sind zur Erzielung eines noch guten Wirkungsgrades bei den bekannten Transformatoren nahe um den geerdeten Kern plaziert, wobei die Wicklungen abgestützt sind. Daher besteht die Gefahr von Teilentladungen in den Auflagespalten, die zwischen Wicklungen, Abstützteilen und Kern entstehen.

Im übrigen ist nachteilig, daß die Anordnung von MF-Transformatoren außerhalb des elektrischen Versorgungsschranks in angesaugter Atmosphärenluft zusätzlichen Schutz gegen Verschmutzung erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen MF-Transformator (MF- Übertrager) mit geringem Volumen und Gewicht zu schaffen, der in die bekannten System-Umrichter (Stromrichter-Module) integriert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Der erfindungsgemäße MF-Transformator kann aufgrund seines geringen Volumens und Gewichts in die bekannten System-Umrichter (SR-Module) integriert werden. Zusätzlicher Einbauraum und Platz für den Transformator außerhalb des SR-Modules kann somit entfallen.

Mit dem erfindungsgemäßen Transformator kann ein Leistungsgewicht von 0,2 bis 0,25 g/W bei 6-12 KHz und einer Übertragungsleistung zwischen 30 und 100 KW erreicht werden.

Primär- und Sekundärwicklung des MF-Transformators und die galvanisch sicher trennende Isolation sind in einem Spulenumguß angeordnet, der unter Bildung von Luftspalten im Millimeterbereich von insbesondere 3-10 mm zwischen Spulenumguß und Kern thermisch und elektrisch isoliert vollkommen frei gehalten ist. Da mechanisch-metallische Halterungen, wie Spannprofile, Verschraubungen etc. herkömmlicher Transformatoren zur Fixierung der Wicklungen und der Kerne entfallen. Der Kern kann potentialmäßig zwischen Primär und Sekundärwicklung frei floaten, ohne daß Teilentladungen oder Lichtbögen entstehen können. Die dielektrischen Verschiebungsströme bewirken nur eine derart schwache Ladung im Kern, daß diese selbst dann keine Gefahr darstellen, wenn ein Berührungsschutz nicht gegeben ist.

Die relativ großen Luftspalte zwischen Spulenumguß und Kern, die zwischen 3 und 10 mm liegen können, erlauben eine effiziente Kühlung des Kerns und der Wicklungen des MF-Transformators im Luftstrom des Stromrichterkühlers. Die Wicklung und Anschlüsse des Transformators ist also im Luftkanal des SR- Modules lichtbogenfußpunktfrei angeordnet. Auch dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spulenumguß selbst als Halterung für den Kern ausgebildet, in die der Kern (Magnetkreis) eingesetzt ist.

Die Montage des MF-Transformators wird vorzugsweise dadurch vereinfacht, daß der Magnetteil aus Teilkernen besteht, die Primär- und Sekundärwicklung umschließend zusammengesetzt sind. Zur Montage des Transformators brauchen die vorzugsweise vorab geklebten Teilkerne nur seitlich in den Spulenumguß eingeschoben zu werden. Daher ist eine separate Fertigung des Spulenumgusses mit den Wicklungen als ein Wicklungsblock einerseits und des Kerns andererseits möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kern aus zwei Paaren von U- förmigen Halbkernen zusammengesetzt, wobei die Stirnseiten jeweils zweier Halbkerne einander zugewandt sind. Die beiden Paare von U-förmigen Halbkernen bilden einen Kern mit einem gemeinsamen mittleren Schenkel, um den der Spulenumguß angeordnet ist. Der Kern kann aber auch aus U- und I- förmigen Teilkernen zusammengesetzt sein.

Zur Befestigung des Kerns sind an der Mantelfläche des Spulenumgusses vorzugsweise den Kern umgreifende Winkelstücke vorgesehen.

Vorteilhafterweise ist der Kern mit den Winkelstücken des Spulenumgusses verklebt. Damit kann der Kern ohne die Verwendung von elektrisch leitenden Teilen unter Bildung von nicht unterbrochenen Luftspalten zwischen Spulenumguß und Kern sicher gehalten werden. Von Vorteil ist, daß bei Temperaturänderungen aufgrund der unterschiedlichen E-Module der Kern sich weniger stark ausdehnt bzw. schrumpft als der Spulenumguß, so daß die spezifischen Dehn- und Schrumpfkräfte entsprechend gering sind. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, daß der E-Modul der winkelförmigen Angüsse um Zehnerpotenzen niedriger ist als der des Kernmaterials. Der Gesamtaufbau ist stoß- und rüttelfester als konventionelle Kern-Aufbauten. Gleiches gilt für die Geräuschfreiheit der Konstruktion.

Die Winkelstücke weisen zweckmäßigerweise zur Versteifung Rippen auf. Zur weiteren seitlichen Abstützung des Kerns und als Aufstellschutz können an den Stirnflächen des Spulenumgusses Klammern angeordnet.

Die elektrischen Anschlüsse des Transformators sind zweckmäßigerweise in Ansatzteile an den Stirnseiten des Spulenumgusses angeordnet. Die vorzugsweise seitlichen Anschlüsse des Transformators in den Ansatzteilen können beim Umgießen der Wicklungen in vorteilhafter Weise als Aufhängepunkte mit genutzt werden.

Die Primär- und Sekundärwicklung kann ein oder mehrere Teilwicklungen umfassen. Auch können Primär- und Sekundärleiter mehrere Teilleiter umfassen.

Der Spulenumguß ist vorzugsweise eine Primär- und Sekundärwicklung hermetisch abschließende Vergußmasse. Er bildet zusammen mit den Wicklungen einen Block zur Aufnahme des Kerns. Die Vergußmasse ist vorzugsweise aus einem Harz, vorzugsweise Epoxidharz mit wärmeleitfähigen Füllstoffen, vorzugsweise Aluminiumnitrid und/oder silanisiertem Quarzmehl und/oder isolierten Metallpartikeln zusammengesetzt, soweit die Guß- Isolationseigenschaften dadurch nicht beeinträchtigt werden.

Zur Schaffung eines stabilen, dünnwandigen und hermetisch geschlossenen und mechanisch stabilen Spulenumgusses werden die Wicklungen vorzugsweise mit Fasern, insbesondere Glasseidegewebe, umwickelt.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Kühlung des MF-Transformators durch an den Stirnseiten der Primär- und/oder Sekundärwicklung seitlich vorstehenden Kühlblechen verbessert, die zwischen die Wicklungen eingelegt sind. Vorzugsweise sind die Kühlbleche gas- und feuchtedicht eingegossen und mit einer dünnen Isolationsbeschichtung mit einem kleinen Wärmewiderstand bzw. gutem Wärmeabfluß, vorzugsweise einer Polyesterbeschichtung, isoliert.

Eine weitere Verbesserung der Kühlung erfolgt vorzugsweise mit Kühlblechen, die Primär- und/oder Sekundärwicklung thermisch kontaktieren und an den Mantelflächen der Wicklungen angesetzt sind. Sie können die Leiter auch elektrisch kontaktieren, beispielsweise mit den Leitern verlötet sein. Ansonsten erhalten die Leiter in diesem Bereich vorzugsweise eine verstärkte Windungsisolation. Die Kühlbleche an den Mantelflächen der Wicklungen können auch elektrisch isoliert, aber thermisch leitend mit den Leitern verbunden sein.

Die Primär- und Sekundärwicklungen sind vorzugsweise einfach oder mehrfach geschachtelte Blockwicklungen. Sie sind vorzugsweise Folienleiter, insbesondere Cu-Folien, zwischen denen isolierende Zwischenlagen, vorzugsweise aus hochhitzebeständigem Material, z. B. Glimmer, angeordnet sind.

Das Volumen und das Gewicht und die elektrischen Verluste des MF- Transformators werden unabhängig von der Schaffung eines Spulenumgusses mit den Wicklungen unter Bildung von Luftspalten in den Kernfugen auch dadurch verringert, daß die Leiter der Primär- und/oder Sekundärwicklung Teilleiter umfassen, die geschränkt gewickelte Folienleiter sind.

Vorzugsweise weisen die Folienleiter seitliche Einschnitte auf. Sie sind derart übereinander liegend gewickelt, daß ein Teilstück eines Teilleiters wechselweise oberhalb bzw. unterhalb des Teilstücks eines anderen Teilleiters liegt. Vorzugsweise sind jeweils zwei parallel geschaltete Teilleiter vorgesehen. Möglich sind aber auch mehr als zwei Teilleiter, die geschränkt gewickelt und parallel geschaltet sind. Zwischen den Teilleitern ist vorzugsweise eine Zwischenisolation eingelegt.

Die Schränkung der Folien-Wicklung hat den Vorteil, daß bei kompakter Bauart seitlich aus den Wicklungen herausgeführte Verbindungsdrähte nicht erforderlich sind. Aufgrund der Schränkung wird die Impedanz der Wicklung verringert, woraus sich eine geringere Verlustleistung ergibt, was wiederum eine geringere Wärmeentwicklung zur Folge hat. Dadurch kann der Transformator insgesamt kleiner gebaut bzw. die Leistung erhöht werden.

Zur Unterdrückung von Teilentladungen auch bei relativ hohen Spannungen hat sich unabhängig von der Konstruktion des Transformators als besonders vorteilhaft erwiesen, Lagen von elektrisch leitenden Materialien an den Stirnseiten von Primär- und/oder Sekundärwicklung zwischen die Wicklungen derart einzulegen, daß mehrere Wicklungslagen der Primär- und/oder Sekundärwicklung zumindest im Bereich der Stirnseiten der Wicklungen seitlich umfaßt werden. Die unter bzw. über den Lagenisolationen der Blockwicklung liegenden Lagen aus elektrisch schwach leitenden ISO-Materialien bewirken, daß in dem Spulenumguß an den Stirnflächen der Wicklungen zu den floatenden Kernen keine große Differenzen der E-Potentiale auftreten, die zu Teilentladungen führen können. Vorzugsweise ist das elektrisch schwach leitende ISO-Material ein "Kreppband".

Zur Minimierung der Wirbelstromverluste in den Wicklungen sind im Kern (Magnetkreis) vorzugsweise an allen Trennstellen "Luftspalte" vorgesehen. In diesem Zusammenhang wird unter einem "Luftspalt" eine Magnetfeldaus- und -eintrittsstelle zwischen zwei Kernhälften (Flächen) verstanden, deren Abstand zueinander durch eine Folie und die Dicke des Klebespaltes definiert ist, die sich innerhalb der Klebefuge befindet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den Mittelfrequenz-Transformator in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 den MF-Transformator von Fig. 1 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils II,
Fig. 3 den MF-Transformator von Fig. 1 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils III,
Fig. 4 den Kern des Transformators von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil des Spulenumgusses des Transformators von Fig. 1,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des MF-Transformators in perspektivischer Darstellung,
Fig. 7 den Transformator von Fig. 6 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils VII,
Fig. 8 den Transformator von Fig. 6 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils VIII,
Fig. 9 den Transformator von Fig. 6 in teilweise geschnittener Darstellung,
Fig. 10 eine alternative Ausführungsform des Transformators von Fig. 6 in teilweise geschnittener Darstellung,
Fig. 11 einen Schnitt durch einen Teil des Spulenumgusses des Transformators von Fig. 6,
Fig. 12 die geschränkten Folienwicklungen in perspektivischer Darstellung und
Fig. 13 eine alternative Ausführungsform des Kerns in perspektivischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt den Mittelfrequenz-Transformator in perspektivischer Darstellung, während die Fig. 2 und 3 die Seitenansichten des Transformators zeigen. Der MF-Transformator (MF-Übertrager) weist einen Spulenumguß 1 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und abgerundeten Ecken auf. Der Spulenumguß umfaßt eine Primär- und eine in eine untere und obere Lage gespaltene Sekundärwicklung (S/S) und ist ein die Wicklungen hermetisch umschließender Block. Er ist als Halterung für den Kern 2 des Transformators ausgebildet.
Fig. 4 zeigt den Kern 2 einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung. Der Kern 2 ist aus zwei Paaren von baugleichen Halbkernen 2', 2" zusammengesetzt, die mit einander zugewandten Stirnseiten in den Spulenumguß 1 des Transformators eingesetzt sind. Zur Fixierung der Halbkerne 2', 2" sind oberhalb des Kerns 2 an zwei gegenüberliegenden Seiten des Spulenumgusses 1 Winkelstücke 4 angeformt, die zusammen mit dem Spulenumguß die äußeren Schenkel des Kerns umgreifen und halten. Die Winkelstücke 4 sind einstückiger Bestandteil des Spulenumgusses. Zur Versteifung können an den Winkelstücken jeweils zwei Rippen 5 vorgesehen sein.
Die Außenflächen 6 des Kerns 2 sind mit den Innenflächen 7 der Winkelstücke 4 verklebt, wobei zwischen den Innenflächen 8 des Kerns 2 und dem Spulenumguß 1 einerseits die Luftspalte 3 verbleiben, andererseits die Flächen 6, 7 auch mit Kleber ausgefüllt werden können. Damit ist der Kern 2 mit Ausnahme der Flächen 6, 7 allseits frei in der Wicklung aufgehängt.
An den Stirnflächen des Spulenumgusses 1 sind an der Ober- und Unterseite des Kerns 2 jeweils zwei Ansatzteile 8 angeformt, an denen sich der Kern beim Kleben abstützt, aber auch zu den Stirnseiten der umgossenen Wicklung Abstand hat.
Die elektrischen Anschlüsse 9, 10 der Primär- und Sekundärwicklung befinden sich in Ansatzteilen 11, 12 an den Stirnseiten des Spulenumgusses. An den Ansatzteilen 11, 12 des Spulenumgusses können Klammern 13 befestigt sein, die den Kern zusätzlich seitlich halten, was aber nicht erforderlich ist. Der Kern wird auch allein mit der Klebung sehr fest und geräuscharm bis geräuschlos in dem Spulenumguß gehalten.
Sämtliche Teile zur Fixierung des Kerns bestehen aus nicht leitenden Materialien, so daß der Kern potentialmäßig frei floaten kann. Der Kern ist im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren nicht geerdet. Bevorzugt sind Ferritkerne oder nanokristalline oder amorphe Kerne.
Die Ansatzteile 11, 12 nehmen nicht dargestellte Dichtungen zur modulseitigen Durchführungsplatte auf und dienen zur mechanischen Befestigung des Transformators. Zur Unterstützung können noch Eingießbuchsen vorgesehen sein.
Der Transformator kann aufgrund seines kleinen Volumens bzw. seiner kleinen Bauweise und seines geringen Gewichts im Kühlerstrom eines MF-Stromrichter- Moduls angeordnet werden. Er wird derart angeordnet, daß der Luftstrom alle Flächen anströmt und die Luftspalte 3 durchströmt.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Spulenumguß 1 im Bereich eines der beiden Kernfenster. Der Spulenumguß nimmt die Primärwicklung 14 und die Sekundärwicklung 15 auf, die aus zwei Teilwicklungen 15' und 15" besteht. Die Leiter sind Cu-Folienleiter 16, die unter Zwischenlage einer Windungsisolation 17 im wesentlichen quadratisch gewickelt sind.
Die Wicklung setzt sich aus einer inneren ersten Sekundär-Teilwicklung 15', einer mittleren Primärwicklung 14 und einer äußeren Sekundär-Teilwicklung 15" zusammen. Die Wicklungen sind extern in den Ansatzteilen 11, 12 des Spulenumgusses 1 verschaltet. Die Wicklungen 14; 15', 15" sind durch MF- dimensionierte Lagenisolationen 18', 18", vorzugsweise aus Glimmer getrennt. An den Stirnseiten der einzelnen Wicklungslagen sind oberhalb bzw. unterhalb der Glimmerisolation Bänder 19 aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise halbleitende "Kreppbänder", eingelegt, die die Wicklungslagen der Primärwicklung 14 und der ersten und zweiten Sekundärteilwicklung 15', 15" im Bereich der Stirnseiten umschließen. Das mittlere Kreppband 19 beispielsweise ist derart seitlich eingeschoben, daß es einerseits unterhalb der Lagenisolation 18' und oberhalb der äußeren Wicklung und andererseits oberhalb der Lagenisloation 18" und unterhalb der inneren Wicklung liegt. Dadurch werden Teilentladungen im Bereich der Stirnseiten, der Lagenisolation und im Bereich der dünnwandigen Kanten der Folien, vermieden.
Sämtliche Wicklungen sind mit einer Vergußmasse aus einem Harz, vorzugsweise Epoxidharz mit wärmeleitfähigen Füllstoffen fest und hermetisch umschlossen. Als wärmeleitende Füllstoffe werden Aluminiumnitrid und/oder silanisiertes Quarzmehl oder an ihrer Oberfläche durch Oxidation isolierte Metallpartikel bevorzugt, soweit die Guß-Isolationseigenschaften durch die Metallpartikel nicht beeinträchtigt werden. Die Wicklungen 14, 15', 15" sind mit einem grobmaschigen Glasseideband 20 umwickelt, damit der Wicklungsumguß hochstabil, wärme- und kälteschockfest wird.
Die Fig. 6-8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des MF- Transformators. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem unter Bezugnahme auf die Fig. 1-6 beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß zusätzliche Kühlbleche vorgesehen sind.
An einander gegenüberliegenden Seiten der Mantelfläche des Spulenumgusses 1 sind ober- und unterhalb des Kerns 2 jeweils ein im wesentlichen U-förmiges Kühlblech 21 an die Wicklungen angesetzt. Der mittlere Schenkel der Kühlbleche 21 ist beispielsweise mit dem Folienleiter verlötet.
Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den MF-Transformator im Bereich eines Kühlblechs 21. Zur Isolation ist das Kühlblech pulverbeschichtet. Das Kühlblech 21 kann aber auch von der Vergußmasse des Spulenumgusses 2 umschlossen sein (Fig. 10).
Weitere Kühlbleche 22 sind an den Stirnseiten des Spulkörpers 1 unterhalb des Kerns 2 vorgesehen. Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch den Spulenumguß im Bereich des Kühlblechs 22. Das Kühlblech 22 erstreckt sich durch die Primärwicklung 14. Die aus dem Spulenumguß vorstehenden Teile des Kühlblechs sind entweder mit einer Polyesterbeschichtung isoliert oder in die Vergußmasse des Spulenumgusses eingebettet. Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 11 auf der linken Seite ein Kühlblech 22' mit Polyesterbeschichtung und auf der rechten Seite ein in Gießharz eingebettetes Kühlblech 22". In der Praxis wird jedoch auf beiden Seiten das gleiche Isolationsmaterial verwandt.
Die Kühlbleche 22 sind entsprechend der Krümmung der Wicklungen gebogen. Sie sind beispielsweise Cu-Biegeteile oder Al-Profilstücke. Je nach Bauart können auch Kühlbleche 21 nur an der Mantelfläche oder Kühlbleche 22 nur an den Stirnflächen des Spulenumgusses 1 vorgesehen sein.
Fig. 12 zeigt in perspektivischer Darstellung zwei geschränkte Teilleiter 23, 24 der Primär- und/oder Sekundärwicklung. Die Cu-Teilleiter haben eine Dicke von ca. 0,1-0,2 mm bei 10 kHz. Im Bereich der Schränkung haben die Teilleiter 23, 24 einen verstärkten Querschnitt 23', 24' zur besseren Wärmeableitung. Die Teilleiter weisen an gegenüberliegenden Seiten jeweils einen U-förmigen Einschnitt 25, 26 auf. Zwischen den Teilleitern befindet sich eine Isolationslage 27, die ihrerseits eingeschnitten ist. Die Teilleiter 23, 24 sind derart zusammengeschoben, daß sie jeweils wechselweise unterhalb bzw. oberhalb der Isolationslage 27 liegen.
Die Schränkung ist prinzipiell mit n-Teilleitern möglich, wobei die Teilleiter und Isolationslagen entsprechend einzuschneiden sind.
Fig. 13 zeigt eine alternative Ausführungsform des Kerns 28, die sich von dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 dadurch unterscheidet, daß der Kern aus zwei Paaren eines U-förmigen 28' und eines I-förmigen Halbkerns 28" zusammengesetzt ist. Der U-förmige und der I-förmige Halbkern sind zur Einstellung des Magnetisierungsstroms jeweils unter Bildung von Luftspalten 29 einer definierten Dicke miteinander verklebt. Die Verklebung der Kerne erfolgt an den Stoßstellen 30 der Halbkerne unter Zwischenlage von U-förmigen Distanzfolien 31 aus z. B. Isoliermaterial, wobei die Dicke der Folien die Dicke der Spalte definieren. Die Distanzfolien werden in den noch pastösen Kleber eingelegt, bevor die Halbkerne zusammengesetzt werden. Dadurch erhält man eine hochstabile Verbindung. Eine Wirbelstrombildung und Wärmeentwicklung in der zugewandten Wicklung wird mit dieser Art der Verbindung weitgehend vermieden. Vorteilhaft ist, wenn der Kern eine größere Anzahl Spalte aufweist, die aber eine geringere Dicke haben. Daher bestehen die U-förmigen Halbkerne 28" ihrerseits aus mehreren Teilkernen 28''', 28"", die an ihren Stoßstellen 30 wiederum unter Zwischenlage von U-förmigen Distanzfolien 31 definierter Dicke miteinander verklebt sind. Fig. 13 zeigt den Kern 28 vor der Verklebung der jeweiligen Halbkerne 28' und 28".

Claims

1. Mittelfrequenz-Transformator mit einem Kern (2, 28) und Primär- und Sekundärwicklung (14, 15), die magnetisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (14, 15) in einem Spulenumguß (1) angeordnet sind, der unter Bildung von allseitigen Luftspalten (3) zwischen Spulenumguß (1) und Kern (2, 28) thermisch und elektrisch isoliert und frei gehalten ist.

2. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenumguß (1) als Halterung für den Kern (2) ausgebildet ist, in die der Kern eingesetzt ist.

3. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) aus Teilkernen (2', 2") Primär- und Sekundärwicklung (14, 15) umschließend zusammengesetzt ist.

4. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) aus zwei Paaren von U-förmigen Halbkernen (2', 2") zusammengesetzt ist, wobei die Stirnseiten jeweils zweier Halbkerne einander zugewandt sind, oder der Kern (28) aus zwei Paaren von einem U-förmigen Halbkern (28') und einem I-förmigen Halbkern (28") zusammengesetzt ist.

5. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche des Spulenumgusses (1) den Kern (2) umgreifende Winkelstücke (4) vorgesehen sind.

6. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) mit den Winkelstücken (4) des Spulenumgusses (1) verklebt ist.

7. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelstücke (4) zur Versteifung Rippen (33) aufweisen.

8. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten des Spulenumgusses (1) den Kern (2) seitlich abstützende Klammern (13) angeordnet sind.

9. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenumguß (1) an den Stirnseiten angegossene Ansatzteile (11, 12) aufweist, an denen die elektrischen Anschlüsse (9, 10) angeordnet sind.

10. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenumguß (1) eine die Primär- und Sekundärwicklung (14, 15) hermetisch abschließende Vergußmasse ist.

11. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse aus einem Harz, vorzugsweise Epoxidharz mit wärmeleitfähigen Füllstoffen, vorzugsweise Aluminiumnitrid und/oder silanisiertem Quarzmehl, zusammengesetzt ist.

12. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundärwicklung (14, 15) mit Fasern (20), vorzugsweise Glasseide umwickelt sind.

13. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß in Primär- und/oder Sekundärwicklung (14, 15) an den Stirnflächen der Wicklungen seitlich vorstehende Kühlbleche (22) zwischen die Wicklungen eingelegt sind.

14. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß an den Mantelflächen der Primär- und/oder Sekundärwicklung (14, 15) die Wicklungen thermisch kontaktierende Kühlbleche (21) angesetzt sind.

15. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbleche (21, 22) eingegossen oder mit einer Beschichtung, vorzugsweise einer Polyesterbeschichtung, isoliert sind.

16. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundärwicklung geschachtelte Blockwicklungen sind.

17. Mittelfrequenz-Transformator nach einem Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundärwicklung (14, 15) Folienleiter (17), vorzugsweise Cu-Folien, sind, zwischen denen isolierende Zwischenlagen (18', 18"), vorzugsweise aus Glimmer, angeordnet sind.

18. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichent, daß die Leiter der Primär- und/oder Sekundärwicklung (14, 15) Teilleiter (23, 24) umfassen, die geschränkt gewickelte Folienleiter sind.

19. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienleiter (23, 24) seitliche Einschnitte (25, 26) aufweisen, wobei die Folienleiter derart übereinander liegend gewickelt sind, daß ein Teilstück eines Leiters wechselweise oberhalb bzw. unterhalb des Teilstücks eines anderen Teilleiters liegt.

20. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Teilleiter (23, 24) jeweils eine Zwischenisolation (27) eingelegt ist.

21. Mittelfrequenz-Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Materialien (19) an den Stirnseiten von Primär- und/oder Sekundärwicklung (14, 15) zwischen die Wicklungen derart eingelegt sind, daß mehrere Wicklungslagen der Primär- und/oder Sekundärwicklung zumindest im Bereich der Stirnseiten der Wicklungen umfaßt werden.

22. Mittelfrequenz-Transformator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material ein Kreppband ist.